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- 超靈敏熒光傳感器通過調(diào)節(jié)識別位點密度檢測有毒沙林氣體
- 來源：李亞麗（中國科學院） 發(fā)表于 2025/6/19
識別位點密度調(diào)控策略的設(shè)計示意圖。圖片來源：竇新存教授團隊
沙林（異丙基甲基氟膦酸酯）是《禁止化學武器公約》管制的有機磷神經(jīng)毒劑，可通過呼吸系統(tǒng)、皮膚或眼睛進入人體，通過抑制乙酰膽堿酯酶麻痹中樞神經(jīng)系統(tǒng)，進而導致死亡。因此，對痕量沙林的快速靈敏檢測對安全防護和環(huán)境保護至關(guān)重要。
由于沙林毒性極強，其使用受到嚴格管控，研究人員通常使用氯磷酸二乙酯（DCP）作為更安全的模擬物。常見的熒光檢測方法利用 DCP 的強親電性，通過羥基肟、亞胺等識別位點引發(fā)熒光猝滅來識別目標物。但該方法易受光漂白、酸性等環(huán)境因素影響，應(yīng)用場景受限。
現(xiàn)有研究大多針對液態(tài) DCP，而實際場景中氣態(tài) DCP 的檢測需求更為迫切。因此，開發(fā)兼具高靈敏度、抗干擾性和快速響應(yīng)能力，適用于液態(tài)和氣態(tài) DCP 檢測的新型傳感材料仍是重大挑戰(zhàn)。
為解決這一問題，中國科學院新疆理化技術(shù)研究所竇新存教授團隊提出了一種識別位點密度調(diào)控策略，實現(xiàn)了對氣態(tài) DCP 的超靈敏特異性熒光傳感。相關(guān)成果發(fā)表于《分析化學》期刊，揭示了調(diào)節(jié)席夫堿材料識別位點密度和比表面積的重要性 —— 該方法可同時提升材料對氣態(tài) DCP 的吸附能力和碰撞效率。
研究中，團隊通過調(diào)控分子鏈長度，設(shè)計合成了一系列零背景熒光席夫堿材料（FDBA、DFDBA、DFDBA-POP），其 C=N 鍵作為識別位點的密度可通過分子結(jié)構(gòu)調(diào)控。實驗表明，增加 C=N 鍵密度和比表面積能顯著提升與 DCP 的碰撞效率，縮短響應(yīng)時間。
當 C=N 鍵密度達到 3.86×1021/cm3 且比表面積為 128.5 m2/g 時，DFDBA-POP 對目標分析物展現(xiàn)出優(yōu)異的傳感性能：對氣態(tài) DCP 的響應(yīng)時間僅 1 秒，且在鹽酸等 15 種結(jié)構(gòu)類似干擾物存在時仍保持高選擇性。此外，團隊通過制備 DFDBA-POP 固態(tài)傳感器，驗證了其對氣態(tài) DCP 的實際識別能力。
研究人員指出，DFDBA-POP 的設(shè)計策略為定制具有特定傳感功能的有機多孔聚合物提供了新思路，也為開發(fā)用于檢測和區(qū)分結(jié)構(gòu)性質(zhì)相似的痕量有害物質(zhì)的固態(tài)傳感器提供了先進模型。
更多信息：白華藏腦武等，《席夫堿有機多孔聚合物的識別位點密度調(diào)控及其對氣態(tài) DCP 的超靈敏特異性熒光傳感》，《分析化學》（2025）。DOI: 10.1021/acs.analchem.5c01087
期刊信息：《分析化學》
來源：中國科學院
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